Electrical Detection of Direct and Alternating Spin Current Injected from a Ferromagnetic Insulator into a Ferromagnetic Metal
我们报告室温下电检测自旋注入从铁磁绝缘体（YIG）到铁磁金属（坡莫合金，Py）。静态和旋进自旋极化的非平衡自旋动态产生的YIG磁化的铁磁共振，并通过Py作为直流和交流自旋电流，分别电检测。直流自旋电流通过Py的逆自旋霍尔效应电检测，而交流自旋电流通过Py的自旋整流效应转换为直流电压，该自旋整流效应通过交流自旋电流和Py磁化之间的动态交换相互作用而共振增强。我们的研究结果揭示了一个新的路径发展绝缘体自旋电子学，这是不同于流行的，但有争议的方法，使用铂作为自旋电流探测器。
2013-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic rogue wave in a perpendicular anisotropic ferromagnetic nanowire with spin-transfer torque
研究了铁磁纳米线中自旋波背景下电流控制下的动态孤子运动。利用较强的呼吸子特征，得到了新的磁异常波，并阐明了其形成机制。磁异常波的产生主要是能量和磁振子向中心聚集的结果。我们还观察到自旋极化电流可以控制包络孤子与背景之间的磁振子交换速率，并解析地得到了临界电流条件。更有趣的是，自旋转移力矩在低于和高于临界值的情况下起着完全相反的作用。
2011-08-20 cond-mat.mtrl-sci
In-plane to perpendicular magnetic anisotropy switching in heavily-Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb with high Curie temperature
利用室温铁磁共振技术，研究了（001）取向的高居里温度（Tc > 320 K）铁磁半导体（Ga 0.7，Fe 0.3）Sb层的磁各向异性随厚度d的增加而从面内向垂直转变.我们发现，沿[001]方向的总MA能量（E）改变其符号从正（面内）到负（垂直）随着增加d以上的有效临界值\mathrm{d}_\ mathrm{C}^ \mathrm{*} \ ~ 42 nm。我们发现（Ga，Fe）Sb在薄膜平面内具有二重对称性。同时，在与包括面内[110]轴的膜垂直的平面中，随着d的增加，沿[110]的与易磁化轴的二重对称变为与易磁化轴的四重对称<001>。这种特殊的行为是不同的（Ga，Mn）As，其中只有面内MA取决于膜的厚度，并具有四重对称性，由于其占主导地位的立方各向异性沿<100>轴。这一工作为高温超导体（Ga，Fe）Sb的易磁化轴的控制提供了重要的指导。
2019-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain structure and dynamics in interacting ferromagnetic stacks with perpendicular anisotropy
利用Kerr显微镜研究了具有垂直各向异性的相互作用铁磁Co/Pt多层膜中磁化反转时磁畴结构随时间和场的变化。大的局部不均匀静磁场有利于镜像畴结构和畴装饰相反的磁化环。这些静磁相互作用的长程性质甚至在零施加场中也产生超慢动力学，即，它影响长时域稳定性。由于这种附加的相互作用场，短磁场脉冲下的磁化反转与众所周知的慢动力学行为明显不同。也就是说，在高场，已观察到的耦合较硬层的磁化反转更迅速地由畴壁运动比单独的软层。
2006-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Axion Insulator State with ferromagnetic ordering in CrI3/Bi2Se3/MnBi2Se4 Heterostructure
实现具有均匀磁化强度的轴子绝缘体态，极大地促进了对有趣的拓扑磁电效应的实验探索，拓扑磁电效应是三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的标志。通过密度泛函理论计算和四带模型研究，发现单层CrI 3中的磁性离子Cr 3+和七层MnBi 2Se 4中的磁性离子Mn 2+与三维TI Bi 2Se 3的拓扑表面态具有相反的交换耦合.作为这种相反的交换耦合的一个令人兴奋的结果，在CrI 3/Bi 2Se 3/MnBi 2Se 4异质结构中，轴子绝缘体状态是通过均匀磁化实现的。我们的工作开辟了机会，探索拓扑磁电效应实现的均匀磁化诱导轴子绝缘体状态的异质结构的三维TI和二维范德华铁磁绝缘体。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect in the layered ferromagnetic insulators CrSiTe$_3$ and CrGeTe$_3$
在自旋电流穿过铁磁Cr层的测量结构中，研究了Pt膜覆盖的CrSiTe $_3$和CrGeTe $_3$中的纵向自旋塞贝克效应（LSSE）.在铁磁相中清楚地观察到LSSE响应，并且与标准LSSE磁体Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$相反，在CrSiTe $_3$ /Pt和CrGeTe $_3$ /Pt样品中均保持在临界温度以上。借助数值计算，我们将在顺磁制度中观察到的LSSE信号归因于由短程铁磁相关和强塞曼效应增强的面内顺磁矩的交换主导层间传输。
2019-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Peierls Instability Induced Ferromagnetic Insulator at Orbital Order Transition
研究了La $_{7/8}$ Sr $_{1/8}$ MnO $_3$铁磁绝缘态的起源。基于紧束缚模型，我们认为这种状态是由于自旋和轨道有序相互作用引起的Peierls不稳定性。揭示了掺杂锰氧化物中空穴-轨道-声子相互耦合的重要性。这张照片很好地解释了最近的实验发现，铁磁金属状态的重新进入在低温下[物理。96，097201（2006）]。
2010-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic spin coupling of 2p-impurities in band insulators stabilized by intersite Coulomb interaction: Nitrogen-doped MgO
对于绝缘MgO中的氮二聚体，自旋极化的$2p$ -空穴之间的铁磁耦合被揭示的计算的基础上的密度泛函理论修正的现场库仑相互作用和证实的哈伯德模型。它示出的铁磁耦合是促进由T形轨道排列的$2p$ -孔，这是在其反过来控制的intersite库仑相互作用由于$p$ -轨道的方向性。因此，我们推测，这种相互作用是一个重要的成分的铁磁性带绝缘体与$2p$掺杂剂。
2011-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Polarized Temperature Dependent Raman Study of Bi2Te3-Cr2Ge2Te6 heterostructure and the Ferromagnetic Insulator Cr2Ge2Te6
Cr2 Ge 2 Te 6几十年来一直受到关注，因为它是少数几种铁磁绝缘体之一。最近，这种材料已被重新审视，由于其作为衬底的拓扑绝缘体的Bi 2 Te 3的潜力。这使得研究拓扑绝缘体中的反常量子霍尔效应成为可能，并为新型自旋电子器件提供了一条途径。为了探索这两种材料的兼容性，我们使用偏振变温拉曼显微镜研究Bi 2 Te 3-Cr2 Ge 2 Te 6异质结构以及Cr2 Ge 2 Te 6的声子动力学。我们发现的Cr2 Ge 2 Te 6声子的温度依赖性的结果主要从非谐性，虽然也观察到一个小的磁弹性耦合。我们的研究结果证实了潜在的Cr2 Ge 2 Te 6作为拓扑绝缘体的衬底。
2014-10-07 cond-mat.mtrl-sci
MgO barrier-perpendicular magnetic tunnel junctions with CoFe/Pd multilayers and ferromagnetic insertion layers
研究了在CoFe/Pd多层电极的MgO势垒磁性隧道结（MTJ）中插入铁磁层（Co20 Fe 60 B20或Fe）对隧道磁电阻（TMR）特性的影响。退火温度为200 ℃时，CoFeB/MgO/Fe叠层MTJ的TMR率达到67%，当退火温度超过250 ℃时，TMR率迅速下降。TMR比的降低可能与B扩散到Pd层中导致CoFe（B）晶化为fcc（111）或bcc（011）织构有关。在沉积底部CoFe/Pd多层膜后在350 ℃下原位退火的MTJ在Ta =200 ℃下退火后显示出78%的TMR比率。
2009-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Sensitivity Enhancement of Pd/Co Bi-layer Film for Hydrogen Gas Sensing using Perpendicular-to-Plane Ferromagnetic Resonance Configuration
以前，它已经表明，薄钯钴双层膜的垂直磁各向异性（PMA）的强度可以修改时，氢气被吸收的钯（Pd）层。在我们最近的工作中，我们表明，这种材料的铁磁共振（FMR）响应是敏感的PMA的变化后，暴露的Pd的氢气。因此，简单、紧凑和非接触式氢气传感器可以利用基于FMR的PMA中的可逆氢气诱导变化的检测。FMR峰位移的大小在确定传感器的灵敏度方面是关键的：在给定的氢气浓度下，FMR峰位移越高，灵敏度越高。在目前的工作中，我们证明了检测灵敏度增强时，静态磁场施加垂直于膜平面。一个因素的8倍的改善，观察相对于在平面FMR配置先前研究。基于Kittel方程对铁磁薄膜的FMR频率进行了分析，以了解灵敏度增强的机制。这一结果对于优化Pd/Co双层薄膜用于新型氢气传感平台具有重要意义。
2016-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Interface induced states at the boundary between a 3D topological insulator Bi$_2$Se$_3$ and a ferromagnetic insulator EuS
采用相对论密度泛函理论（DFT）方法研究了沉积在铁磁绝缘体（FMI）EuS衬底上的拓扑绝缘体（TI）Bi $_2$ Se $_3$薄膜的电子能带结构.在Bi $_2$ Se $_3$ /EuS异质结构中，在拓扑状态的光谱中打开的间隙具有杂化特性，并且示出由Bi $_2$ Se $_3$膜厚度控制，而磁性对间隙的贡献小到可以忽略。我们还分析了Eu掺杂对Bi $_2$ Se $_3$薄膜的磁化强度的影响，并证明了Eu杂质在相邻的Se和Bi原子上诱导的磁矩比衬底诱导的磁矩大一个数量级。讨论了EuS/Bi $_2$ Se $_3$异质结的磁性和磁输运性质的最新测量结果。
2014-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Defect correlations, metal-insulator transition, and magnetic order in ferromagnetic semiconductors
稀释的铁磁III-V族半导体通常表现出高度的补偿。补偿与任一符号的带电缺陷的可比密度的存在有关。这自然导致在生长和退火期间缺陷位置之间的强相关性的发展。我们表明，这些相关性需要了解实验观察到的运输和磁性，以及持久性的能隙掺杂磁性离子。
2002-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of insulating ferrimagnetism and perpendicular magnetic anisotropy in 3d-5d perovskite oxide composite films for insulator spintronic
具有强垂直磁各向异性（PMA）的磁性绝缘体在探索纯自旋电流现象和开发超低耗散自旋电子器件中起着关键作用，因此开发新材料平台具有重要意义。本文报道了用脉冲激光淀积的双靶烧蚀法外延生长不同晶向的La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）-SrIrO 3（SIO）复合氧化物薄膜（LSMIO）。LSMIO薄膜具有高的结晶质量，LSMO和SIO在原子水平上均匀混合。观察到铁磁和绝缘的输运特性，与温度相关的电阻率很好地拟合莫特可变程跳跃模型。此外，LSMIO膜显示出强PMA。通过进一步构建亚铁磁绝缘体LSMIO和强自旋轨道耦合SIO层的全钙钛矿氧化物异质结构，观察到显著的自旋霍尔磁电阻（SMR）和类自旋霍尔效应霍尔效应（SH-AHE）。这些结果说明亚铁磁绝缘体LSMIO在开发全氧化物超低耗散自旋电子器件中的潜在应用。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven domain wall motion along ferromagnetic strips with periodically-modulated perpendicular anisotropy
利用微磁学模拟方法，对具有空间调制垂直磁各向异性的铁磁条上磁畴壁的动力学进行了理论研究。具有各向异性的周期性磁层轮廓的铁磁层描绘了一组定义明确的能量最小值，其中在没有外部刺激的情况下，壁被钉扎，并且有利于畴壁的单向传播。沿这些棘轮状系统的电流驱动的畴壁运动的性能进行比较的字段驱动的情况下。我们的研究表明，电流驱动的畴壁运动表现出显着的改善相对于场驱动的情况下，在移位速度和存储密度，因此，它是建议开发新的设备。这些电流驱动的棘轮装置的可行性研究通过现实的微磁模拟和支持的一维模型更新，以考虑到周期性锯齿各向异性配置文件。最后，电流驱动的畴壁运动也评估系统中的三角形调制的各向异性设计，以促进双向移位的一系列的墙壁，一个功能，不能实现的磁场。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall nucleation in ferromagnetic nanowire with perpendicular magnetization stimulated by stray field of V-shaped magnetic particle
利用微磁学方法模拟了由垂直各向异性纳米线和位于纳米线上的面内各向异性V形纳米颗粒组成的铁磁平面结构中畴壁成核和钉扎/脱钉扎过程.根据粒子磁矩的方向，研究了该系统在外磁场中的磁化反转特性。讨论了基于这种系统的磁逻辑单元（LC）的可能变体。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnon-mediated perpendicular magnetization switching by topological crystalline insulator SnTe with high spin Hall conductivity
本研究在室温下利用拓扑晶体绝缘体SnTe的高自旋霍尔电导率产生磁振子流，穿过NiO层对CoFeB施加磁振子力矩，实现垂直磁化低功耗翻转，功耗较Bi2Te3对照样品降低22倍。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in 3d ferromagnetic metals for field-free switching of perpendicular magnetization: A first-principles investigation
本文通过第一性原理研究3d铁磁金属中自旋轨道耦合驱动和非相对论两种自旋霍尔机制，揭示其自旋霍尔电导率与温度、成分的关系，并证明可利用3d铁磁金属实现垂直磁化的无外磁场确定性翻转。
2025-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion-like states in multilayer exchange coupled ferromagnetic nanostructures with distinct anisotropy directions
我们报道了在垂直磁化的Co/Pt多层膜交换耦合的涡旋态的Co纳米盘组成的图案化铁磁纳米结构中的磁Skyrmion态的实验观察。的磁力显微镜和微磁学模拟表明，取决于在这些系统中的Co/Pt垂直各向异性的大小，实现了两种不同模式的skyrmion形成。
2014-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Stable Ferromagnetic Order in Topological Insulator: Codoping Enhanced Magnetism in 4f Transition Metal Doped Bi2Se3
自拓扑绝缘体（TI）被发现以来，在TI中实现长程绝缘铁磁态一直是一个亟待解决的问题。直到最近，这种状态才在Cr掺杂的Bi 2-xSbxTe 3中实现，导致量子反常霍尔效应（QAHE）的发现。然而，这种效应仅在极低的温度下观察到，主要是由于有限的磁性。为了充分理解铁磁有序化的机制，从而提高铁磁性，我们研究了4f过渡金属掺杂的Bi 2Se 3，使用密度泛函理论方法。我们发现Eu和Sm更喜欢具有大磁矩的Bi替代位置，以确保稳定的长程铁磁态。此外，共掺杂可以是一种新的策略，以保持主体材料的绝缘性能以及改善磁性掺杂剂的掺入。因此，我们的研究结果提供了关键的一步，促进实现QAHE在TI系统。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicularly Polarized Spin Hall Effects Induced by Spin-Dependent Scattering in Ferromagnetic Metals
铁磁体中的自旋电流提供了不同的功能。我们研究了铁磁金属中磁性杂质散射的非本征自旋霍尔效应。我们表明，自旋相关的散射可以提供一个高的自旋电流极化垂直于磁化方向，是一个主导的机制，在中等电导率制度。我们发现自旋守恒通道和自旋翻转通道的叠加导致了自旋流的产生。这些发现表明，优化合金成分是控制自旋霍尔效应的有效策略。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective modes for an array of magnetic dots with perpendicular magnetization
计算了磁矩与阵列平面垂直的正方形平面阵列磁点磁矩集体振荡的色散关系。考虑了外磁场垂直于阵列平面的存在以及单点的单轴各向异性。考虑了所有磁矩平行的铁磁态和棋盘形反铁磁态。色散关系产生关于阵列的不同状态的稳定性的信息。存在一个临界磁场，低于该临界磁场铁磁状态不稳定。反铁磁态对于足够小的磁场是稳定的。当波矢的值接近零时，色散关系是非解析的。非平凡的范霍夫异常也发现了铁磁和反铁磁状态。
2010-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Tantalum Layer Controlling the Magnetic Coupling between Two Ferromagnetic Electrodes via Insulator of a Magnetic Tunnel Junction
定制两个铁磁电极之间的磁耦合的性质的能力能够实现新的自旋电子器件系统。本文讨论了我们的发现，沉积的NiFe顶部电极上的钽（Ta）反转的铁磁电极间耦合的性质。我们观察到在具有Ta（2 nm）/Co（5 nm）/NiFe（5 nm）/AlOx（2 nm）/NiFe（10-15 nm）配置的磁性隧道结顶部沉积~ 5 nm Ta改变了两个铁磁电极之间的磁耦合，从反铁磁变为铁磁。我们研究了Ta效应，使用多种磁性表征，如铁磁共振，磁力计，和极化中子反射计。铁磁共振表征是非常敏感的检测磁耦合通过绝缘垫片的变化。这种添加Ta膜来改变磁耦合的简单方法可以影响其他新兴领域，如分子自旋电子学。我们发现，预先存在的两个铁磁电极之间的磁耦合的磁性隧道结的分子自旋电子学器件的影响。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized light emitting diode using metal/insulator/semiconductor structures
我们已经成功地生长了铁磁金属（Co，Fe和NiFe）/Al_2O_3/ AlGaAs异质结，具有均匀和平坦的界面。由金属/绝缘体/半导体（MIS）结构组成的发光二极管（LED）的电致发光（EL）在室温下取决于铁磁电极的磁化方向。这一事实表明，实现了从铁磁金属到半导体的自旋注入。自旋注入效率在室温下估计为1%的量级。
2002-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque switching of perpendicular magnetization in ferromagnetic trilayers
在铁磁三层中，自旋-轨道诱导的自旋电流可以具有自旋极化，其方向偏离自旋霍尔效应的方向。最近，铁磁三层膜中的磁化翻转被提出并被实验证实。在这项工作中，我们从理论上和数值上研究了铁磁三层中垂直磁化翻转所需的翻转电流。我们证实，倾斜的自旋极化，使场自由确定性开关在较低的电流比传统的自旋轨道扭矩或自旋转移扭矩开关，提供了一种可能性，高密度和低功率的自旋轨道扭矩设备。此外，我们提供了一个任意的自旋极化方向的开关电流的解析表达式，这将是有用的设计自旋-轨道扭矩设备和解释自旋-轨道扭矩开关实验。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface ferromagnetism and anomalous Hall effect of CdO/ferromagnetic insulator heterostructures
磁性拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应（QAHE）的实验观测引起了凝聚态物理和材料科学的极大兴趣。为了实现高温QAHE，已经提出了几种候选材料，其中CdO/铁磁绝缘体异质结构中的界面态特别有趣，有利于技术应用。本文报道了氧化物分子束外延生长的Fe_3O_4/CdO/Fe_3O_4异质结构中界面铁磁性和反常霍尔效应的实验观察。系统的CdO厚度的变化揭示了界面铁磁性作为观察到的平面磁电阻和异常霍尔效应的主要原因。我们的研究结果可能为QAHE探索奇异的量子物理现象和潜在的应用铺平了道路，以工程氧化物界面态。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Ta insertions on the magnetic properties of MgO/CoFeB/MgO films probed by ferromagnetic resonance
通过矢量网络分析仪的铁磁共振测量表明，在垂直磁化的MgO/CoFeB/MgO薄膜中，在CoFeB层中插入超薄Ta，可以获得低的Gilbert阻尼α，最低可达0.006。虽然增加Ta插入的数量允许更厚的CoFeB层保持垂直，但有效的区域磁各向异性不会随着更多的插入而改善，并且还伴随着α的增加。
2014-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from 2D ferromagnetic insulator to wide bandgap quantum anomalous Hall insulator in ultra-thin MnBi2Te4
本征磁性拓扑绝缘体为在较高温度下操作的稳健磁性拓扑相提供低无序和大磁性带隙。通过控制层的厚度，涌现的现象，如量子反常霍尔（QAH）效应和轴子绝缘体相已实现。这些观察发生在明显低于大块MnBi 2 Te 4的Neel温度的温度下，并且在超薄MnBi 2 Te 4中的狄拉克点处的磁能隙的测量尚未实现。实现该系统的承诺的关键是直接测量层相关的能隙，并验证间隙是否是磁性的QAH阶段。在这里，我们利用温度相关的角度分辨光电子能谱研究外延超薄MnBi 2 Te 4。我们直接观察到一个层依赖的交叉从一个2D铁磁绝缘体的带隙大于780 meV的一个七重层（1 SL）的QAH绝缘体具有大的能隙（>100 meV）在8 K的3和5 SL MnBi 2 Te 4。QAH带隙的起源被证实是磁性的，因为它随着温度的升高而突然减小，高于8 K。直接观察到的一个大的磁能隙在QAH相的few-SL MnBi_2Te_4是有希望进一步提高QAH材料的工作温度。
2021-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical effects of an artificially-layered ferromagnetic topological insulator with T$_C$ of 160 K
本文研究了居里温度达160 K的掺Cr拓扑绝缘体CBST异质结构，通过近红外磁光克尔效应和时域太赫兹偏振测量揭示了其铁磁有序及太赫兹法拉第旋转和克尔旋转，为高温量子反常霍尔效应提供了新途径。
2024-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Large Anomalous Hall Effect in Topological Insulators with Proximitized Ferromagnetic Insulators
报道了由铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6和拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3组成的全碲化物异质结构中邻近驱动的大反常霍尔效应.尽管在（Bi，Sb）2 Te 3层的磁化小，异常霍尔电导率达到0.2e2/h的大值，符合铁磁响应的Cr2 Ge 2 Te 6。结果表明，拓扑绝缘体的表面态与邻近层Cr2 Ge 2 Te 6之间的交换耦合是有效的，并且足够强，可以打开表面态的交换能隙.
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature spin injection and spin-to-charge conversion in a ferromagnetic semiconductor / topological insulator heterostructure
在室温下使用铁磁半导体的自旋注入是实现自旋功能半导体器件的构建块。然而，由于在众所周知的IV族和III-V族半导体中缺乏可靠的室温铁磁性，这是非常具有挑战性的。在这里，我们演示了室温自旋注入（Ga，Fe）Sb / BiSb异质结，其中（Ga，Fe）Sb是一个铁磁半导体（FMS）与高居里温度（TC）和BiSb是一个拓扑绝缘体（TI）的自旋泵。尽管在室温下（Ga，Fe）Sb的磁化强度非常小（45 emu/cc），但我们能够通过在具有2.5的大的反自旋霍尔角的BiSb的拓扑表面态中利用反自旋霍尔效应（ISHE）来检测来自（Ga，Fe）Sb的自旋注入。我们的研究提供了第一个演示的自旋注入以及自旋电荷转换在室温下在FMS/TI异质结构。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect in Gd2NiMnO6 and Gd2CoMnO6 ferromagnetic insulators
通过磁容量和热容测量研究了双钙钛矿结构Gd_2NiMnO_6（GNMO）和Gd_2CoMnO_6（GCMO）样品的磁热效应。在GNMO（GCMO）中，在~130 K（~112 K）观察到铁磁有序，而在T < 20 K时，Gd交换相互作用似乎占主导地位。在GCMO中，在低于50 K时，观察到3d-4f交换作用引起的反铁磁行为。在低温下，当磁场变化为7 T时，GNMO（GCMO）的最大熵（-ΔSM）和绝热温变分别为35.5 J Kg-1 K-1（~24 J Kg-1 K-1）和10.5 K（6.5 K）.无磁滞和热滞以及它们的绝缘性质使它们在低温磁制冷方面有希望。
2015-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Tuning perpendicular magnetic anisotropy in the MgO/CoFeB/Ta thin films
理解铁磁金属/氧化物界面的磁各向异性是一个基础和有趣的课题。本文提出了一种通过改变MgO/CoFeB/Ta薄膜中MgO的厚度来控制垂直磁各向异性（PMA）强度的方法。我们确定，PMA在MgO/CoFeB界面的块状MgO层的晶体结构的调谐和显着降低，由于晶体MgO形成的发病与MgO厚度的增加。我们的工作开辟了一条途径来操纵磁各向异性的铁磁金属/氧化物界面的修改。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial giant tunnel magnetoresistance and bulk-induced large perpendicular magnetic anisotropy in (111)-oriented junctions with fcc ferromagnetic alloys: A first-principles study
研究了一系列由$L1_1$有序面心立方铁磁合金和MgO势垒沿[111]方向构成的磁性隧道结的隧道磁电阻效应和磁晶各向异性。基于第一性原理计算，考虑不同$L1_1$合金的（111）取向MTJ，计算了它们的TMR比和磁晶各向异性。分析表明，具有Co基合金（CoNi、CoPt和CoPd）的MTJ具有超过2000 $\%$的高TMR比。这些MTJ具有能量上有利的Co-O界面，其中在费米能级周围形成Co $d$和O $p$状态之间的界面反键。我们发现，反键态的共振隧穿，称为界面共振隧穿，是获得高TMR比的起源。磁晶各向异性的计算表明，许多$L1_1$合金具有大的垂直磁各向异性（PMA）。特别地，CoPt具有最大的各向异性能值$K_{\rm u} \approx 10\,{\rm MJ/m^3}$。我们进一步进行微扰分析的PMA的自旋轨道相互作用，并揭示了大PMA在CoPt和CoNi主要来源于自旋守恒的费米能级附近的微扰过程。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Numerical simulation of magnetization process in antiferromagnetic ferromagnetic bilayer with compensated interface
利用海森堡哈密顿量的自洽平均场近似，研究了反铁磁双层膜的性质。在具有补偿界面的双层膜中发现了垂直交换耦合。对于均匀的反铁磁薄膜，由于在一定的外磁场临界值下，反铁磁薄膜内部产生横向不稳定性，因此计算出对称的磁滞回线。另一方面，对于由多个与易磁化各向异性轴方向垂直的畴组成的非均匀反铁磁薄膜，在有限交换偏置场作用下，得到了位移磁滞回线.
2005-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Detection of spin pumping free of rectification and thermal artefacts in molecular-based ferromagnetic insulator V[TCNE]x~2
本文在分子基铁磁绝缘体V(TCNE)x/金属双层结构中检测到无整流和热伪影的纯自旋泵浦信号，验证了其在磁振子自旋电子学中的应用价值。
2024-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Rhombic Fermi surfaces in a ferromagnetic MnGa thin film with perpendicular magnetic anisotropy
具有$L1_0$结构的Mn $_{1-x}$ Ga $_x$（MnGa）是具有强垂直磁晶各向异性的铁磁材料。虽然MnGa薄膜已经成功地外延生长，并研究了各种自旋电子器件，其电子结构的基本理解仍然缺乏。为了解决这个问题，我们研究了$L1_0$ -MnGa薄膜，使用角分辨光电子能谱（ARPES）。我们在$k_x$ - $k_y$平面上观察到一个大的菱形费米面与相邻的费米面重叠。的$k_z$依赖的能带结构表明，通过ARPES观察到的带色散来自由$\sqrt{2} \times \sqrt{2}$重建折叠的MnGa的三维能带结构。菱形费米面角上的能带色散形成了一个具有弱$k_z$依赖性的电子袋。从ARPES图像中估算了拐角附近穿过费米能级的能带的有效质量和迁移率。根据实验结果，讨论了MnGa基异质结中所观察到的能带结构与自旋相关性质之间的关系。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance linewidth in ultrathin films with perpendicular magnetic anisotropy
具有垂直磁各向异性（PMA）的过渡金属铁磁膜具有比诸如纯铁（Fe）和坡莫合金（NiFe）薄膜的软磁材料大一个数量级的铁磁共振（FMR）线宽。利用宽带铁磁共振装置研究了PMA掺杂Ni $|$ Co多层膜中线宽增强的原因。对于垂直施加的场，FMR线宽线性地依赖于频率，并且当磁化旋转到膜平面中时显著地增加。用氦离子辐照薄膜，降低了PMA和PMA参数的分布。这导致面内磁化的FMR线宽大大减小。这些结果表明，在PMA的波动导致一个大的两个磁振子散射贡献的线宽面内磁化，并建立吉尔伯特阻尼增强，在这样的材料（$α\approx 0.04$，相比于$α\approx 0.002$纯Fe）。
2009-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gap Generation in Topological Insulator Surface States by non-Ferromagnetic Magnets
结果表明，与天真的期望相反，单粒子光谱间隙可以打开的三维拓扑绝缘体的表面状态，通过使用相称的面外和面内反铁磁或亚铁磁绝缘薄膜。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Effect and Interlayer Exchange Coupling of Ferromagnetic/Topological Insulator/Ferromagnetic Trilayer
拓扑绝缘体（TI）和铁磁绝缘体（FMI）之间的磁邻近效应被认为在自旋电子学中具有很大的应用潜力。然而，一个完整的界面磁结构的测定一直是极具挑战性的。我们从理论上研究了由TI薄膜分隔的两个FMI的层间交换耦合，并表明通过两个FMI之间的耦合行为以及耦合常数的可调谐性，可以直接识别出TI的特定电子态对邻近效应的贡献.这种FMI/TI/FMI结构不仅可以作为一个平台来阐明FMI/TI接口的磁结构，而且可以为设计具有超快响应的磁存储器件提供见解。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of the single-crystalline ferromagnetic insulator Cr2Ge2Te6
Cr_2Ge_2Te_6（CGT）是一种层状铁磁绝缘体，由于其与Dirac材料的结合可以实现量子反常霍尔效应（QAHE）和发展新型自旋电子学器件，近年来引起了人们极大的兴趣。在这里，我们研究了单晶CGT的单轴磁各向异性能，并确定在其铁磁相的磁易轴是沿c轴方向。此外，CGT在居里温度以下是绝缘体。这些性质使得CGT成为一种潜在的有前途的候选衬底，用于与拓扑绝缘体集成以实现高温QAHE。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon Mediated Electric Current Drag Across a Ferromagnetic Insulator Layer
在半导体异质结中，库仑相互作用是电子不能穿透的绝缘体上两个二维电子气之间的电流拖曳的原因。对于由铁磁绝缘体（FI）层分隔的两个金属层，电流拖曳可以由FI的非平衡磁振子电流介导。我们确定的拖曳电流使用半经典玻尔兹曼方法与适当的边界条件的电子和磁振子在金属FI界面。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological insulator associated with quantum anomalous Hall phase in ferromagnetic perovskite superlattices
在以LaAlO 3和SrTiO 3为母体的过渡金属氧化物超晶格中，寻找与铁磁有序相关的、表现出反常量子霍尔效应的拓扑绝缘体。在所研究的各种超晶格中，（LaAlO 3）10/（LaOsO 3）2在自旋-轨道相互作用下表现出铁磁基态，其能隙具有拓扑非平凡性，横向电导率的研究表明，在不施加任何外部磁场的情况下，该系统在拓扑能隙内具有量子化的霍尔电导率.采用一个简单的海森堡铁磁性模型，估算了铁磁序参量和有序温度。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized spin waves and perpendicular standing spin waves stimulated by current in a single-layered ferromagnetic wire
射频（RF）电流的整流效应在空间自旋分布和动力学方面是高度敏感的。出现了由直流（DC）电流刺激的额外自旋波模式，并且该自旋波可通过RF电流的整流来检测。提出了一个描述含时各向异性磁电阻或含时平面霍尔效应的唯象模型，并与实验结果进行了比较。伴随附加自旋波的非线性自旋动力学被研究为RF和DC电流、外部磁场和所施加的场方向的函数。
2008-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlated defects, metal-insulator transition, and magnetic order in ferromagnetic semiconductors
从理论上研究了无序对铁磁III-V族半导体，特别是（Ga，Mn）As中输运和磁化强度的影响。我们表明，库仑引起的缺陷位置的相关性是至关重要的这些高度补偿材料的运输和磁性。我们采用蒙特卡罗模拟来获得相关的缺陷分布。精确对角化给出了合理的结果的价带空穴的光谱和金属-绝缘体的过渡，只有相关的障碍。最后，我们表明，平均场磁化强度也依赖于关键的缺陷相关性。
2002-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domains in thin ferromagnetic films with strong perpendicular anisotropy
我们研究了具有强单轴各向异性且易磁化轴垂直于薄膜平面的铁磁薄膜的基态能量和最佳畴模式的标度。从完整的三维微磁模型出发，我们确定了从单畴过渡到多畴基态，如气泡或迷宫图案发生的临界缩放。此外，我们分析了能量的渐近行为，在两个制度分开的过渡。在单畴区，能量$Γ$ -收敛到一个更简单的二维和本地模型。在第二个政权，我们推导出的最小能量的标度，并推导出一个典型的域大小的标度律。
2017-02-07 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.AP
Anisotropic spin distribution and perpendicular magnetic anisotropy in the layered ferromagnetic semiconductor (Ba,K)(Zn,Mn)$_{2}$As$_{2}$
用X射线磁性圆二色性测量方法研究了新铁磁半导体（Ba，K）（Zn，Mn）$_{2}$ As $_{2}$的垂直磁各向异性。通过将Stoner-Wohlfarth模型拟合到投影磁矩的磁场角度依赖性，推导出具有0.85 T各向异性场的大磁各向异性。横向XMCD光谱突出了Mn 3 $d$电子的各向异性分布，其中$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道比$d_{xy}$状态更少占据，这是因为由伸长的MnAs $_{4}$四面体引起的$D_{2d}$分裂.研究表明，磁各向异性源于自旋沿$z$方向排列时，费米能级上$p$ - $d_{xz}$、$d_{yz}$杂化态的简并提升以及自旋-轨道耦合产生的能量增益.
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal Creation of Skyrmions in Ferromagnetic Films with Perpendicular Anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
该研究通过蒙特卡罗模拟理论分析了特定铁磁薄膜中斯格明子的热产生，发现高温助力其形成且降温可冻结为规则晶格，还揭示了其拓扑性质及窄磁场下能量低于迷宫磁畴的特性。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface Spin-orbit Coupling Induced Room-temperature Ferromagnetic Insulator
National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学国家同步辐射实验室）；MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学MESA+纳米技术研究所）；School of Physics, Northwest University（西北大学物理学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心）；National Research Center for Physical Sciences at Microscale, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学微尺度物理科学国家研究中心）；Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers（陕西前沿物理理论重点实验室）；Institute of Solid State Physics, TU Wien（维也纳工业大学固体物理研究所）
通过工程3d/5d界面实现室温铁磁绝缘体的制备，利用界面自旋轨道耦合调控材料性质。
2026-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design of spin-orbital-textures in ferromagnetic/topological insulator interfaces
本研究针对拓扑绝缘体自旋轨道织构的调控需求，探究CrI₃/Bi₂Se₃铁磁/拓扑绝缘体界面，通过从头算与参数化哈密顿模型揭示其各向异性输运与背散射特性，证实范德瓦尔斯TI/MI界面是调控拓扑态自旋自由度的优异平台。
2023-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic proximity effect in the 3D topological insulator/ferromagnetic insulator heterostructure
我们从理论上研究了三维拓扑绝缘体/铁磁绝缘体（TI/FMI）结构中的磁邻近效应，并探讨了在TI中控制Dirac螺旋态的可能性.在基于$\mathbf{kp}$哈密顿量的连续方法中，我们预测，当3D TI与3D FMI接触时，在TI/FMI界面处产生的普通束缚态由于边界处的轨道混合而变得自旋极化。而FMI的波函数在原子尺度上衰减到TI体中，与FMI磁化成比例的感生交换场在普通界面态的穿透深度的尺度上建立。这样的交换场打开了在界面的TI侧上存在的拓扑束缚态的能谱中的狄拉克点处的间隙。我们估计的TI/FMI接触的材料参数上的间隙大小的依赖性。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible High TC Layered Ferromagnetic Insulator Sr2NiRuO4: An ab initio Study
磁性绝缘体通常是反铁磁的（AFM），层状AFM化合物通常具有较低的有序化温度。另一方面，具有高TC的层状铁磁（FM）绝缘体非常罕见，尽管它们在自旋电子学应用中可能非常有用。在这里，使用晶体场能级分析结合密度泛函理论计算以及蒙特卡罗模拟，我们预测，层状绝缘体Sr 2 NiRuO 4将具有很强的FM耦合与TC高达240 K。四方晶场使S=1/2Ni+和S=3/2 Ru ~（3+）态稳定。独特的水平有序和占领优化FM Ni-Ru超交换相互作用的棋盘式排列，从而表明Sr 2NiRuO 4作为一个不寻常的高TC层状FM绝缘体。这项工作突出了潜在的电荷-自旋-轨道自由度稳定强FM耦合层状氧化物。
2018-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital polarons and ferromagnetic insulators in manganites
我们认为，在轻空穴掺杂的钙钛矿型锰氧化物的空穴（Mn $^{4+}$网站）被最近的邻居Mn $^{3+}$网站，其中所占用的$3d$轨道有其叶指向中心的空穴（Mn $^{4+}$）网站和自旋铁磁耦合到中心自旋包围。这个复合体可以看作是一个轨道-自旋-晶格结合的极化子，伴随着呼吸型（Mn $^{4+}$）和Jahn-Teller型（Mn $^{3+}$）局域晶格畸变。我们目前的计算表明，对于某些掺杂水平，这些轨道极化子可以结晶成一个电荷和轨道有序的铁磁绝缘状态。
2000-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermodynamic Properties of Ferromagnetic Mott- Insulators GaV4S8
本文报道了V_4四面体团簇化合物GaV_4S_8在2 ~ 300 K之间的磁性和比热测量结果。我们发现两个转变相关的结构变化在42 K，然后在12 K的铁磁顺序冷却。以前报道的簇合物的钼4显着相似的性能。这些化合物在其电子性质中显示出极高密度的低能激发。我们解释了这种行为在一个集群化合物由于电子之间的库仑斥力，占据高度简并轨道的不同集群的减少。
2007-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
